31.Дезинтеграторы. Схема движения материала в камере помола.

32.Струйные мельницы. Расчет основных параметров.

Конструкции струйных мельниц. Струйные мельницы классифицируются по следующим признакам:

по технологическому назначению: с последовательным измельчением и разделением и с совмещенным измельчением и разделением, осуществляе­мыми одновременно в одной камере;

по виду энергоносителя: воздухоструйные (работающие на сжатом воз­духе), пароструйные (работающие на перегретом паре) и газоструйные (ра­ботающие на инертном газе);

по конструктивному признаку: мельницы с вертикальной трубчатой камерой для сверхтонкого измельчения материалов (средний размер полу­чаемых частиц менее 1 мкм); мельницы с плоской помольной камерой для сверхтонкого измельчения материалов (средний размер получаемых частиц менее 10 мкм); мельницы с противоточной (эжекторной) камерой для тон­кого измельчения материалов (средний размер получаемых частиц менее 60 мк).

Схема струйной мельницы с плоской помольной камерой представлена на рис. 97. Энергоноситель поступает по трубопроводу 1 в распределитель­ный коллектор 2, откуда через сопла 3 струи газа со скоростью звука ис­текают в помольно-разделительную камеру 4. Оси сопел расположены относительно соответствующих радиусов камеры под углом а. Пересека­ющиеся друг с другом струи образуют многоугольник с центром на верти­кальной оси камеры. В центральной части камеры располагается центро­бежный пылеосадитель, образованный двумя трубами: большого диаметра 5, соединяющей помольную камеру с приемником 6 готового продукта, и малого диаметра 7, отводящей отработанный энергоноситель. Измельчаемый материал подается в помольную камеру по трубе 8.

Рис. 97. Струйная мельница с плоской помольной камерой

Частицы, увлеченные круговым движением газа, движущегося в камере, подсасываются струями и ускоряются в них. В точках пересечения струй частицы сталкиваются друг с другом и измельчаются. Кроме того, измель­чение происходит в вихрях, образующихся в полос­тях пониженного давления между струями и при обтекании их.

На частицы материала в камере действуют центробежная и центростремительная' силы. В про­цессе измельчения частицы материала центробеж­ная сила уменьшается быстрее центростремитель­ной. При достижении определенного размера час­тицы величина центростремительной силы превы­шает центробежную; частица, увлеченная потоком газа, движется от периферии к центральной части камеры и попадает в щель, образованную трубами 5 и 7. Высокие скорости потока и значительные тангенциальные составляющие ее приводят к об­разованию в трубе 5 мощного нисходящего вихря, осаждающего частицы измельчаемого материала. Прижатые к внутренней поверхности трубы час­тицы выбрасываются вихрем в приемник 6. Около 80% измельчаемого материала попадает в этот при­емник, остальные 20% уносятся отработанным энергоносителем. Из них 15—17% улавливаются вторичным центробежным пылеосадителем, осталь­ные 3—5% улавливаются при очистке отработав­шего энергоносителя посредством матерчатого филь­тра. Таким образом, при помоле

Расчет противоточных струйных мельниц сводится в основном к опре­делению конструктивных размеров помольной камеры.

Выбор энергоносителя производится исходя из требований минимума стоимости помола, которая с достаточной для практики точностью может приниматься равной удвоенной стоимости энергии, затраченной для полу­чения данного энергоносителя.

Стоимость сжатого воздуха давлением 0,44-0,8Мн/м²при температуре 293° К составляет в промышленных условиях 5—10 руб./т. Следует учесть, что при повышении температуры воздуха до 673—773° К при условии сохра­нения указанного давления удельный расход его снижается вдвое. Поэтому при наличии дешевого топлива или использовании отходов тепла стоимость горячего воздуха может быть снижена до 3—6 руб./т.

Температура воздуха определяется обычно тепловыми характеристиками измельчаемого материала. При измельчении легкоплавких материалов воз­дух следует охлаждать.

Стоимость второго вида энергоносителя — перегретого пара при давле­нии 0,6—0,8Мн/м²и температуре 623—673° К — составляет 2—3 руб./т. Обычно предприятия располагают насыщенным паром, который необхо­димо перегреть, чтобы повысить его энергетические качества и предотвратить конденсацию. Во всех случаях, когда это не противопоказано какими-либо технологическими соображениями, следует отдавать предпочтение пере­гретому пару.

За основу при определении удельного расхода энергоносителя принимают экспериментально установленные В. И. Акуновым удельные расходы сжа­того воздуха Р=0,6 – 0,8Мн/м²и температуру t=293° К и перегретого пара P=0,6 – 0,8 Мн/м², t=623 – 673° К при измельчении кварцевого песка с основным содержанием частиц 0,2 мм, максимальным размером частиц 1 мм и получением продукта с дисперсностью, характеризуемой остатком 1—5% (на сите № 0060). Для описанного случая удельные расходы состав­ляют: при t=293° К 2 т воздуха на 1 т продукта, при t=673° С 1 т воз­духа на 1 т продукта, 0,5 т перегретого пара на 1 т продукта.

При получении такого продукта на обычной шаровой мельнице удель­ные энергозатраты примерно составляют A=360 Мдж/т.

Если известны удельные энергозатратыАна измельчение данного мате­риала в промышленных условиях на мельнице с мелющими телами, то можно определить удельные расходы при помоле того же материала на струйной мельнице.

При изменении дисперсности готового продукта соответственно изме­няются удельные энергозатраты. Если для двух дисперсностей ₁ и ₂ соответствующие удельные энергозатраты составляют А₁иА₂, то из условия

(522)

следует, что ; (523)

соответственно удельные затраты энергоносителя изменяются на эту вели­чину.

Выбор исходной дисперсности измельчаемого материала определяется условиями оптимального предварительного дробления. Обычно рекомен­дуется измельчать материал с частицами не более 5—6 мм.

Выбор скорости столкновения частиц определяется экспериментально и лежит в пределе 200—400 м/сек.

Определение размеров разгонных трубок. Необходимо, чтобы длина разгонной трубки была больше длины пути разгона частицы, т. е. L_Т>S_min. Длина разгонной трубки L_T должна удовлетворять условиям максимального отбора струи энергоносителя, что определяется взаимоотношением

, (524)

где d_T— диаметр разгонной трубки.

Обычно принимается

. (525)

Диаметр разгонной трубки d_Tопределяется на основании экспериментально установленных значений &_т, связанных с производительностью Q зависимостью

кг/чмм². (526)

Для случая тонкого измельчения кварцевого песка на струйной мель­нице при работе на сжатом воздухе

кг/чмм². (527)

Эта величина соответствует приведенным затратам энергии при помоле на шаровой мельнице того же материала А₁=360 Мдж/m. При переходе на другой материал, помол которого характеризуется удельными энерго­затратами А₂ величина k_Тизменится в соотношении А₂/А₁:

, (528)

соответственно изменится диаметр разгонной трубки:

. (529)

Полученное значение диаметра должно одновременно удовлетворять требованиям

. (530)

Если это условие не выполняется и длина разгонной трубки недоста­точна, необходимо уменьшить исходную крупность измельчаемого мате­риала.

Оптимальное расстояние между срезами разгонных трубок /_т в помоль­ной камере определяется условиями оптимального взаимодействия двух встречных запыленных потоков, которое связано с диаметром сопла раз­гонной трубки соотношением

(531)

Толщина футеровки разгонных трубок _т.фут определяется износостой­костью футеровки, абразивностью измельчаемого материала и расчетным сроком службы. Так, при тонком измельчении кварцевого песка на струй­ной мельнице при толщине футеровки 8—10 мм срок службы комплекта для металлокерамики ВК6 составляет 750 ч, для минералокерамики С8— 3000 ч.

Футеровка набирается из колец высотой 10—200 мм. Остальные кон­структивные размеры эжекторов определяются по известным методам расче­ту струйных эжекторов.

Размеры помольной камеры являются функциями диаметра разгонных трубок. Экспериментально установлены следующие оптимальные соотношения:

диаметр камеры D_K = (3 - 4) d_T м, (532)

длина камеры L_K= 2,5D_K м, (533)

длина трубки, соединяющей помольную камеру с разделителем,

. (534)

диаметр трубки подсоса газа D_n = D_Kм, (535)

диаметр течки возврата D_твозвр = 0,8D_K. (536)

Толщина футеровки помольной камеры при ее изготовлении из хро­мистого или бористого чугуна

мм. (537)

Толщина плит-ограничителей

мм. (538)

Расчет трубчатых вертикальных мельниц и мельниц с плоской помоль­ной камерой из-за значительных трудностей, связанных с эксперименталь­ными исследованиями, сводится к определению необходимых конструктив­ных параметров по эталонной (действующей) модели мельницы. При этом учитывается коэффициент пропорциональности k_пр, который равняется отношению диаметра проектируемой помольной камеры мельницы к диамет­ру эталонной камеры:

(539)

Тогда, учитывая, что производительность и расход энергоносителя про­порциональныk²_пр, получим:

производительность кг/.ч, (540)

расход пара кг/ч, (541)

расход воздуха кг/ч, (542)

где Q_np и Q_э — производительности проектируемой и эталонной каме­ры, кг/ч;

G_np и G_э — расходы пара проектируемой и эталонной камер, кг/ч;

G_B и G_э — расходы воздуха проектируемой и эталонной камер, кг/ч.

Длина проектируемой камеры и другие геометрические размеры мель­ницы определяются в сравнении с эталлонной конструкцией мельницы и с учетом коэффициента пропорциональности к_пр.